黃小斌

[摘 要]遺傳實驗設(shè)計題的頻繁出現(xiàn)令生物高考備考變得非常棘手。學(xué)生在解答遺傳實驗設(shè)計題時存在一些問題：不能在新情境中進(jìn)行知識遷移并靈活運用教材的原始模型設(shè)計實驗方案;不能捕捉到題干的關(guān)鍵信息，設(shè)計的實驗方案有漏洞;文字表述前后邏輯矛盾，詞不達(dá)意。種種問題反映出學(xué)生的高階思維欠缺。在生物高考備考中，教師可依托學(xué)案引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)遺傳實驗設(shè)計，在教學(xué)中注重優(yōu)化學(xué)案板塊、聚焦教材實驗、變換試題情境等，促進(jìn)學(xué)生靈活運用教材中的原始模型設(shè)計實驗方案，從而發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。

[關(guān)鍵詞]學(xué)案;復(fù)習(xí);模型;科學(xué)思維;遺傳實驗設(shè)計題

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2022）02-0084-03

一、備考困境

2017年高考課標(biāo)Ⅲ卷、2018年高考課標(biāo)Ⅰ卷、2019年高考課標(biāo)Ⅲ卷、2020年高考課標(biāo)Ⅲ卷、2021年高考全國Ⅰ卷生物部分都設(shè)置有遺傳實驗設(shè)計題。每次考試后，學(xué)生紛紛表示對于此類題無從下筆。遺傳大題作為生物高考壓軸題，一直令學(xué)生和教師感到頭疼，近年頻頻出現(xiàn)的實驗設(shè)計題更是雪上加霜。這樣的形勢，令生物高考備考變得非常棘手。2022年高考備考復(fù)習(xí)即將進(jìn)入第二輪，遺傳實驗設(shè)計專題復(fù)習(xí)亟需一套有效的方案。

二、原因剖析

與以往的填空式非選擇題不同，遺傳實驗設(shè)計題要求學(xué)生書寫實驗步驟（或?qū)嶒炈悸罚?、預(yù)期實驗現(xiàn)象及結(jié)論，這一要求體現(xiàn)了高考評價由“知識立意”“能力立意”向“價值引領(lǐng)、素養(yǎng)導(dǎo)向、能力為重、知識為基”的轉(zhuǎn)變[1]。遺傳實驗設(shè)計方案的書寫是學(xué)生知識、能力、素養(yǎng)和價值的外顯方式之一，由此暴露出的問題也是多方面的。因此，學(xué)生在遺傳實驗設(shè)計題上得分率低的原因不一而足。

其一，學(xué)生沒有掌握每一類遺傳實驗設(shè)計題背后蘊含的生物學(xué)知識。例如，用具有一對相對性狀的個體雜交判斷顯隱性，依據(jù)的原理是孟德爾對顯隱性的定義;用具有某種性狀的個體自交判斷顯隱性，依據(jù)的原理是雜合子自交會出現(xiàn)性狀分離這一特點。學(xué)生如果沒有掌握上述原理，在面對含有新情境的判斷顯隱性的實驗設(shè)計題時，就難有清晰的思路，難以進(jìn)行知識遷移并靈活運用教材中的原始模型設(shè)計實驗方案。

其二，學(xué)生在審題時沒有能捕捉到題干的關(guān)鍵條件信息，設(shè)計的實驗方案有漏洞。例如，在解答2018年高考課標(biāo)Ⅰ卷生物部分的遺傳實驗設(shè)計題時，受教材中豌豆的一對相對性狀雜交實驗（高莖豌豆×矮莖豌豆→F1全為高莖豌豆，說明高莖對矮莖為顯性）的啟發(fā)，有學(xué)生選擇不同性別的有眼果蠅和無眼果蠅進(jìn)行雜交。殊不知，教材中親代的高莖豌豆和矮莖豌豆均為純種，而該題中可供選擇的有眼果蠅和無眼果蠅，其中之一為雜合子，故在解答該題時，學(xué)生照搬教材中的雜交方案是不能得到預(yù)期的現(xiàn)象和結(jié)論的。

其三，學(xué)生的文字表述前后邏輯矛盾，詞不達(dá)意，寫了也得不到滿分。例如，有學(xué)生在書寫“預(yù)期實驗現(xiàn)象及結(jié)論”時，將實驗現(xiàn)象與結(jié)論顛倒，邏輯表述混亂：“若無眼性狀為顯性，則子代性狀表現(xiàn)為無眼∶有眼=3∶1……”有生物教師將此類問題歸咎于學(xué)生沒學(xué)好語文，其實不然，出現(xiàn)此類問題的學(xué)生中有的閱讀過很多文學(xué)作品，語言文字功底不差，作文得分并不低?？梢?，生物考試的文字表達(dá)要求與尋常的文字表達(dá)是有差異的，不能把問題簡單地歸結(jié)為學(xué)生的語文沒學(xué)好。這背后的實質(zhì)是學(xué)生的模型與建模、演繹與推理等科學(xué)思維方法欠缺。

三、對策探討

（一）優(yōu)化學(xué)案板塊，落實書寫訓(xùn)練

課堂是教學(xué)的主陣地，要解決學(xué)生在解答遺傳實驗設(shè)計題時暴露出的問題，應(yīng)注重平常的遺傳實驗設(shè)計復(fù)習(xí)教學(xué)。在遺傳實驗設(shè)計復(fù)習(xí)教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)的問題主要有：①學(xué)生不愿動筆寫，或?qū)⒋虿莞迮c正式答題混為一談，卷面混亂不堪，字跡難以辨認(rèn);②大部分學(xué)生完成題目解答后，照著標(biāo)準(zhǔn)答案抄寫一遍，并沒能真正擺脫標(biāo)準(zhǔn)答案，獨立地完成實驗設(shè)計;③班級學(xué)生人數(shù)眾多，教師在課堂上難以對每個學(xué)生的答題情況進(jìn)行個性化評價并給予學(xué)生針對性指導(dǎo)。可見，在遺傳實驗設(shè)計專題復(fù)習(xí)中，學(xué)生的書寫訓(xùn)練難以落到實處。建構(gòu)主義認(rèn)為，知識是學(xué)習(xí)者在教師的引導(dǎo)下和一定的學(xué)習(xí)環(huán)境中，通過意義建構(gòu)而獲得的。這里的環(huán)境既可以是學(xué)習(xí)的場所，又可以是學(xué)習(xí)材料等。在進(jìn)行遺傳實驗設(shè)計專題復(fù)習(xí)時，學(xué)案就是落實書寫訓(xùn)練的一個良好的學(xué)習(xí)材料。

書寫實驗設(shè)計方案屬于科學(xué)寫作的形式之一。根據(jù)美國心理學(xué)家海斯和弗勞爾提出的寫作認(rèn)知過程理論，中國學(xué)者汪明等認(rèn)為，科學(xué)寫作的過程分為計劃、轉(zhuǎn)換和檢查三個步驟[2]。計劃是指在寫作前對文章的思路、內(nèi)容進(jìn)行分析梳理;轉(zhuǎn)換是指將文章的思想轉(zhuǎn)換成文字;檢查則是指對初稿進(jìn)行評價，并進(jìn)行修改和完善。受此啟發(fā)，筆者按教學(xué)需要對遺傳實驗設(shè)計專題復(fù)習(xí)課所使用的學(xué)案的板塊進(jìn)行優(yōu)化：每一道遺傳實驗設(shè)計題目的下方依次設(shè)置有“草稿區(qū)”“我的方案”“教師評價”“修正方案”等板塊。在“草稿區(qū)”板塊，學(xué)生事先通過草稿厘清思路，整理后再寫到“我的方案”板塊中，這樣有助于學(xué)生保持卷面工整。“我的方案”板塊主要是供學(xué)生在課堂上限時書寫實驗設(shè)計方案?！敖處熢u價”板塊主要是由教師就學(xué)生所書寫的實驗設(shè)計方案的科學(xué)性、語言表述、格式等方面進(jìn)行針對性評價。在“修正方案”板塊，學(xué)生結(jié)合教師的評價及建議對原先的實驗設(shè)計方案進(jìn)行修改。這樣，不僅極大地促進(jìn)了師生間的交流，還能讓學(xué)生在反復(fù)的“計劃—轉(zhuǎn)換—檢查”過程中接受規(guī)范化的書寫訓(xùn)練。

（二）聚焦教材實驗，分析原始模型

編入中學(xué)教材的內(nèi)容往往是一個學(xué)科的經(jīng)典基礎(chǔ)知識。為了實現(xiàn)教考科學(xué)銜接、“以學(xué)定考”，高考注重對教材基礎(chǔ)知識的考查，保證考查的有效性和公平性。遺傳實驗設(shè)計題主要包括判斷顯隱性、判斷顯性個體的基因型、驗證或探究孟德爾遺傳規(guī)律、基因定位等類型?？疾榈膶嶒炘O(shè)計方案均源自教材中的經(jīng)典實驗，每一種類型的實驗設(shè)計方案均能在教材中找到原始模型（簡稱“原模”）。因此，在復(fù)習(xí)遺傳實驗設(shè)計時，首要任務(wù)是聚焦教材中的經(jīng)典遺傳實驗，根據(jù)其中的關(guān)鍵要素抽象形成“原模”。

以“判斷顯隱性”這一類型為例。2018年高考課標(biāo)Ⅰ卷第32題第（2）小題為判斷顯隱性，選擇的實驗方案為“無眼×無眼，若子代中無眼∶有眼=3∶1，則無眼為顯性性狀……”。教師在指導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)此類遺傳實驗設(shè)計時，要追根溯源，回歸高中生物教材中的經(jīng)典實驗。根據(jù)高中生物必修2教材提到的“人們將雜種后代中同時出現(xiàn)顯性性狀和隱性性狀的現(xiàn)象，叫作性狀分離”抽象形成判斷顯隱性實驗設(shè)計方案的“原?！币唬骸癆性狀個體自交（或不同性別的A性狀個體和A性狀個體雜交），若后代出現(xiàn)A性狀和B性狀（或只要出現(xiàn)B性狀），則A性狀對B性狀為顯性?！倍鶕?jù)教材中顯隱性的定義“純種高莖豌豆與純種矮莖豌豆作親本進(jìn)行雜交……F1中顯現(xiàn)出來的性狀，叫作顯性性狀……未顯現(xiàn)出來的性狀，叫作隱性性狀”抽象形成判斷顯隱性實驗設(shè)計方案的“原模”二：“A性狀個體和B性狀個體雜交，若后代只出現(xiàn)A性狀，則A性狀對B性狀為顯性?！睂W(xué)生領(lǐng)悟了上述兩個“原?！?，就掌握了設(shè)計實驗判斷顯隱性的兩類方法。

（三）變換試題情境，發(fā)展科學(xué)思維

“思維方法”是指學(xué)習(xí)者在面對生活實踐或?qū)W習(xí)探索問題情境時，進(jìn)行獨立思考和探索創(chuàng)新的內(nèi)在認(rèn)知品質(zhì)[3]。高考命題源于教材而又高于教材，通過創(chuàng)設(shè)不同的問題情境，考查學(xué)生靈活運用教材基礎(chǔ)知識分析和解決問題的能力。如2018年高考課標(biāo)Ⅰ卷第32題第（2）小題考查的是果蠅的性狀顯隱性判斷。因為果蠅屬于動物（不可自交），而教材例題中的豌豆屬于自花傳粉植物（可自交），在設(shè)計實驗時選用的交配方案就不能照搬教材中的“原模”。因此，遺傳實驗設(shè)計專題復(fù)習(xí)中，教師可以依托學(xué)案向?qū)W生呈現(xiàn)不同的試題情境，訓(xùn)練學(xué)生靈活運用教材“原模”的能力，幫助學(xué)生掌握科學(xué)思維方法。下面以“判斷顯隱性”為例：

試題情境1：豌豆豆莢的綠色和黃色是一對相對性狀，假設(shè)顯隱性未知?，F(xiàn)有純種的綠色豆莢豌豆植株和純種的黃色豆莢豌豆植株，請將上述豌豆植株作為實驗材料，設(shè)計實驗方案確定這一對相對性狀的顯隱性，并寫出預(yù)期結(jié)果和相應(yīng)的結(jié)論。

參考答案：純種綠色×純種黃色，觀察F1的表現(xiàn)型及其比例。①若F1全為綠色，則綠色對黃色為顯性;②若F1全為黃色，則黃色對綠色為顯性。

設(shè)計意圖：研究對象為豌豆，提供的兩種性狀豌豆均為純種，與教材中的情境完全一致，意在讓學(xué)生回顧教材中的“原?！薄癆性狀個體和B性狀個體雜交，若后代只出現(xiàn)A性狀，則A性狀對B性狀為顯性”。

試題情境2：豌豆豆莢的綠色和黃色是一對相對性狀，假設(shè)顯隱性未知。現(xiàn)有取自大田的綠色豆莢豌豆植株和純種的黃色豆莢豌豆植株，請將上述豌豆植株作為實驗材料，設(shè)計實驗方案確定這一對相對性狀的顯隱性，并寫出預(yù)期結(jié)果和相應(yīng)的結(jié)論。

參考答案：綠色豆莢豌豆自交，觀察子代的表現(xiàn)型及其比例。①若F1出現(xiàn)性狀分離，則綠色對黃色為顯性;②若F1全為綠色，則綠色豆莢豌豆為純種，再讓綠色豆莢豌豆與純種黃色豆莢豌豆雜交，F(xiàn)2表現(xiàn)的性狀為顯性，沒有表現(xiàn)的性狀為隱性。

設(shè)計意圖：研究對象為豌豆，但提供的綠色豆莢豌豆不一定為純種，與教材中的情境有所區(qū)別?？梢宰尵G色豆莢豌豆自交，若出現(xiàn)性狀分離，則綠色豆莢豌豆為雜合子，即綠色為顯性。意在讓學(xué)生回顧教材的另一個“原?！薄癆性狀個體自交（或不同性別的A性狀個體和A性狀個體雜交），若后代出現(xiàn)A性狀和B性狀（或只要出現(xiàn)B性狀），則A性狀對B性狀為顯性”。

試題情境3：豌豆豆莢的綠色和黃色是一對相對性狀，假設(shè)顯隱性未知?，F(xiàn)有取自大田的綠色豆莢豌豆植株和黃色豆莢豌豆植株，請將上述豌豆植株作為實驗材料，設(shè)計實驗方案確定這一對相對性狀的顯隱性，并寫出預(yù)期結(jié)果和相應(yīng)的結(jié)論。

參考答案：綠色豆莢豌豆和黃色豆莢豌豆分別自交，觀察子代的表現(xiàn)型及其比例。①子代出現(xiàn)性狀分離的對應(yīng)親代所具有的性狀為顯性;②若子代均沒有出現(xiàn)性狀分離，則二者都為純合子，將二者雜交：a.若子代全為綠色豆莢，則綠色為顯性;b.若子代全為黃色豆莢，則黃色為顯性。

設(shè)計意圖：研究對象為豌豆，但提供的綠色豆莢豌豆和黃色豆莢豌豆均不確定是否為純種。與試題情境2相比，試題情境3增加了題設(shè)條件的不確定性，更為復(fù)雜，要求學(xué)生綜合運用教材中的兩個“原?！苯鉀Q問題。

試題情境4：牛的有角和無角是一對相對性狀，假設(shè)顯隱性未知?，F(xiàn)有有角牛和無角牛若干，為了確定有角和無角這對相對性狀的顯隱性關(guān)系，請將上述自由放養(yǎng)的牛群（假設(shè)無突變發(fā)生）作為實驗材料，設(shè)計實驗方案并寫出預(yù)期結(jié)果和相應(yīng)的結(jié)論。

參考答案：多對不同性別的有角牛與有角牛雜交，觀察F1的表現(xiàn)型及其比例。①若F1出現(xiàn)無角小牛，則有角為顯性，無角為隱性;②若F1全部為有角小牛，則無角為顯性，有角為隱性。

設(shè)計意圖：研究對象變?yōu)榕?，提供的兩種性狀的個體均不確定是否為純種。牛屬于雌雄異體的生物，不能“自交”，應(yīng)采用具有相同性狀的雌雄牛雜交。且母牛每一胎的子代數(shù)量較少，不會出現(xiàn)顯著的孟德爾性狀分離比，所以需采用“多對”。意在讓學(xué)生在設(shè)計雜交實驗方案時，因“題”制宜，注意思維的嚴(yán)密性，注重文字表達(dá)的科學(xué)性，最終掌握科學(xué)思維方法。

四、結(jié)束語

“工欲善其事，必先利其器?！睂W(xué)案就是教師組織學(xué)生進(jìn)行遺傳實驗設(shè)計專題復(fù)習(xí)的“鋒利工具”。學(xué)習(xí)是循序漸進(jìn)的，教師精心設(shè)計學(xué)案，使學(xué)生的書寫訓(xùn)練切實有序地展開：學(xué)生厘清分析思路→學(xué)生整理寫出初步方案→教師給出評價及建議→學(xué)生修改完善形成最終方案。“推敲詩益煉，駢儷語尤工?！泵恳环N遺傳實驗設(shè)計方案經(jīng)過反復(fù)的打磨，最終就會形成規(guī)范的案例。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下依托學(xué)案進(jìn)行遺傳實驗設(shè)計專題復(fù)習(xí)，積累了一篇篇“佳作”，在考場上面對遺傳設(shè)計題時就能應(yīng)對自如、下筆如有神了。

生物科學(xué)思維的最高素養(yǎng)水平表現(xiàn)為在面對生活中與生物學(xué)相關(guān)的問題情境時，能進(jìn)行合理的邏輯推理，并做出正確決策[4]。教師在開展遺傳實驗設(shè)計專題復(fù)習(xí)時，首先要聚焦教材中的經(jīng)典遺傳實驗，讓學(xué)生從中提煉出“原模”;然后通過在每一份學(xué)案中呈現(xiàn)類型相同但問題情境不同的遺傳實驗設(shè)計題，訓(xùn)練學(xué)生獲取信息的能力，促使學(xué)生學(xué)會靈活調(diào)用教材中的“原?！?最后讓學(xué)生嘗試解決問題，使學(xué)生的科學(xué)思維得到發(fā)展，有效提升復(fù)習(xí)成效。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 教育部考試中心.中國高考評價體系說明[M].北京：人民教育出版社，2019：1.

[2]? 汪明，李潔.科學(xué)寫作：科學(xué)教育之有效途徑[J].當(dāng)代教育與文化，2014（2）：89-92.

[3]? 教育部考試中心.中國高考評價體系[M].北京：人民教育出版社，2019：19.

[4]? 吳成軍.任務(wù)情境在考查生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中的作用[J].基礎(chǔ)教育課程，2020（Z2）： 83-93.

（責(zé)任編輯 黃春香）

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